Что такое эквивалентная шероховатость

эквивалентная шероховатость

3.4.3 эквивалентная шероховатость: Шероховатость, равная равномерной песочной шероховатости, по значению которой вычисляют такой же коэффициент гидравлического сопротивления, как и для фактической шероховатости.

Полезное

Смотреть что такое «эквивалентная шероховатость» в других словарях:

ГОСТ 8.586.1-2005: Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 1. Принцип метода измерений и общие требования — Терминология ГОСТ 8.586.1 2005: Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 1. Принцип метода измерений и общие требования оригинал… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ДАРСИ — ВЕЙСБАХА ФОРМУЛА — (в гидравлике), определяет величину потерь напора на трение при движении жидкости в трубах: hv=(ll/d)(v2/2g), где l коэфф. гидравлич. трения, l и d длина и диаметр трубы, ч ср. скорость течения жидкости, g ускорение свободного падения. Коэфф. l… … Физическая энциклопедия

общий КПД (КПД агрегата) ηgr(ar) — 3.1.35 общий КПД (КПД агрегата) ηgr(ar) : Отношение мощности, отдаваемой насосом жидкости, к мощности, потребляемой приводом насоса: (3.17) 3.1.36 высота самовсасывания: Высота самозаполнения подводящего трубопровода самовсасывающим насосом… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ 6134-2007: Насосы динамические. Методы испытаний — Терминология ГОСТ 6134 2007: Насосы динамические. Методы испытаний оригинал документа: 3.1.29 NPSH3 (критический кавитационный запас Dhкр): NPSH для 3 % падения полного напора первой ступени насоса как стандартное основание для использования при… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

комнатная температура — 3.84 комнатная температура: Температура до 50 °С. Источник: ГОСТ Р 51365 99: Оборудование нефтепромысловое добычное устьевое. Общие технические условия … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 54786-2011: Крепежные изделия для разъемных соединений атомных энергетических установок. Технические условия — Терминология ГОСТ Р 54786 2011: Крепежные изделия для разъемных соединений атомных энергетических установок. Технические условия оригинал документа: 3.7 виток резьбы: Часть выступа резьбы, соответствующая одному полному обороту точек винтовой… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

РД 08.00-60.30.00-КТН-046-1-05: Неразрушающий контроль сварных соединений при строительстве и ремонте магистральных нефтепроводов — Терминология РД 08.00 60.30.00 КТН 046 1 05: Неразрушающий контроль сварных соединений при строительстве и ремонте магистральных нефтепроводов: 1.4.15 Бригада сварщиков группа аттестованных в установленном порядке сварщиков, назначенных… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Источник

Шероховатость стенок трубопровода: типы и влияние

Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть фото Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть картинку Что такое эквивалентная шероховатость. Картинка про Что такое эквивалентная шероховатость. Фото Что такое эквивалентная шероховатость

Твердые стенки, ограничивающие поток жидкости, всегда в той или иной степени обладают известной шероховатостью. Шероховатость стенок характеризуется величиной и формой различных, порой самых незначительных по размерам, выступов и неровностей, имеющихся на стенках, и зависит от материала стенок и их обработки.

Шероховатость — это совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине. Измеряется в микрометрах (мкм).

Содержание статьи

Обычно с течением времени шероховатость изменяется от появления ржавчины, коррозии, отложения осадков и т.д.

Абсолютная шероховатость

Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть фото Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть картинку Что такое эквивалентная шероховатость. Картинка про Что такое эквивалентная шероховатость. Фото Что такое эквивалентная шероховатость

В качестве основной характеристики шероховатости служит так называемая абсолютная шероховатость – κ, представляющая собой среднюю величину указанных выступов и неровностей, измеренную в линейных единицах.

Некоторые значения шероховатости стенок трубопровода приведены в таблице ниже

Чистые цельнотянутые из латуни, меди и свинца

Новые цельнотянутые стальные

Стальные с незначительной коррозией

В случае когда величина выступов шероховатости стенки трубы меньше, чем толщина вязкого (ламинарного) подслоя неровности стенки полностью погружены в этот слой.

Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть фото Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть картинку Что такое эквивалентная шероховатость. Картинка про Что такое эквивалентная шероховатость. Фото Что такое эквивалентная шероховатость

При этом турбулентная часть потока не будет входить в непосредственное соприкосновение со стенками и движение жидкости, а следовательно, и потери энергии не будут зависеть от шероховатости стенок, а будут зависеть только от свойств самой жидкости.

Если величина выступов такова, что они превышают толщину вязкого подслоя, то неровности стенок будут выступать в турбулентную область, увеличивая беспорядочность движения и существенным образом влиять на величину потерь энергии.

Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть фото Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть картинку Что такое эквивалентная шероховатость. Картинка про Что такое эквивалентная шероховатость. Фото Что такое эквивалентная шероховатость

В этом случае каждый отдельный выступ можно сравнить с плохо обтекаемой поверхностью, находящейся в окружающем её потоке жидкости и являющейся источников образования вихрей.

В соответствии с написанным выше поверхности условно разделяют на гидравлически гладкие (первый случай) и шероховатые (второй вариант).

Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть фото Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть картинку Что такое эквивалентная шероховатость. Картинка про Что такое эквивалентная шероховатость. Фото Что такое эквивалентная шероховатость

На самом деле, толщина вязкого подслоя непостоянна и уменьшается с увеличением числа Рейнольдса. У гидравлически гладких стенок с возрастанием числа Рейнольдса тоже начинает проявляться шероховатость, так как вязкий подслой становиться тоньше и выступы шероховатости, которые первоначально полностью располагались в этом слое, начинают выходить из него, выступая в турбулентную зону.

Следовательно, одна и та же стенка в зависимости от величины числа Рейнольдса может вести себя по разному:
Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть фото Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть картинку Что такое эквивалентная шероховатость. Картинка про Что такое эквивалентная шероховатость. Фото Что такое эквивалентная шероховатостьв одном случае – как гладкая
Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть фото Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть картинку Что такое эквивалентная шероховатость. Картинка про Что такое эквивалентная шероховатость. Фото Что такое эквивалентная шероховатостьв другом – как шероховатая.

Поэтому абсолютная шероховатость стенок трубопровода не может полностью характеризовать влияние стенок на движение жидкости. Естественно, что стенки с одной и той же абсолютной шероховатостью в потоках небольших поперечных размеров должны будут вносить большие возмущения в поток жидкости и оказывать большее сопротивление движению, чем в потоках большого сечения.

Относительная шероховатость и относительная гладкость.

Для характеристики влияния шероховатости на величину гидравлических сопротивлений, а так же исходя из условий соблюдения подобия, в гидравлике вводится понятие относительная шероховатость – ε.

Под термином относительная шероховатость понимают безразмерное отношение абсолютной шероховатости к некоторому линейному размеру, характеризующему сечение потока(например, к радиусу трубы r, к глубине жидкости в открытом потоке h и т.п.).

В некоторых случаях вводят понятие относительной гладкости ε / как величины обратной относительной шероховатости

В действительно, как показали исследования, на величину гидравлических сопротивлений влияет не только абсолютное значение шероховатости (высота выступов), но также в значительной степени их форма и густота. Учесть влияние этих факторов непосредственными измерениями шероховатости практически невозможно.

Видео о шероховатости

В настоящее время для того, чтобы охарактеризовать шероховатость стенки трубы при гидравлических расчетах обычно пользуются понятием – эквивалентной шероховатости. Этот эквивалент представляет собой такую величину выступов однородной абсолютной шероховатости, которая дает при подсчетах одинаковую с действительной шероховатостью величину потерь напора.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Эквивалентная шероховатость

Эквивалентная шероховатость в зависимости от диаметра трубы по-разному сказывается на величине гидравлических сопроти-лений. [5]

Эквивалентная шероховатость не может быть непосредственно измерена и определяется путем точных гидравлических испытаний. [6]

Эквивалентная шероховатость может быть определена из табл. 4.2 [ 96, с. [8]

Эквивалентная шероховатость зависит от материала ( металла, бетона и др.) трубопровода и его состояния. [9]

Эквивалентная шероховатость введена для характеристики шероховатости реальных труб, у которых высота отдельных шероховатостей неравномерна. [10]

Эквивалентная шероховатость & э учитывает не только среднюю высоту выступов, но также их форму, расположение в плане и пр. [12]

Количественно эквивалентная шероховатость в формуле Альтшуля характеризует суммарное влияние состояния внутренней поверхности стенки трубопровода на коэффициент гидравлического сопротивления. [13]

Эквивалентная шероховатость образцов в первоначальный период коррозионного разрушения поверхностного слоя заметно снижается. Под действием малых электрических токов, возникающих на поверхности металла в результате взаимодействия с ним электролита, происходит разрушение выступов шероховатостей. Как на выступах, так и на впадинах имеют место и аноды и катоды. Но на выступах поляризация катодных поверхностей быстро устраняется создаваемой потоком деполяризацией. В то же время действие коррозионных элементов во впадинах будет сильно замедляться иенарушаемой поляризацией с накоплением в этих впадинах продуктов коррозии. [14]

Источник

Гидравлические сопротивления

Первопричиной потерь энергии hс во всех слу­чаях является сила внутреннего трения (вязкости), однако ее действие проявляется по-разному в зави­симости от условий на границах потока. Твердые неподвижные границы всегда оказывают тормозя­щее воздействие на поток. Это воздействие называ­ют гидравлическими сопротивлениями. В общем случае потери энергии в гидравлических сопротив­лениях слагаются из потерь в сопротивлениях по длине hд и в местных сопротивлениях.

Сопротивления по длине. В чистом виде эти сопротивления имеют место при течении жидко­стей и газов по цилиндрическим трубам или кана­лам с постоянной по длине потока средней скоро­стью. В этих случаях потери гидродинамического напора (механической энергии), выраженные в ли­нейных единицах столба данной жидкости, опреде­ляют по формуле Вейсбаха — Дарси

где l — длина участка, на котором определяются по­тери; v — средняя скорость; R — гидравлический радиус, определяемый как отношение площади нор­мального сечения потока к смоченному периметру. Для круглых труб 4R = 2d (d — диаметр трубы), и формула (3.50) приобретает вид

Потери энергии, выраженные в размерности давления, определяются по формуле

Гидравлический коэффициент трения λ в об­щем случае зависит от конфигурации граничных поверхностей и числа Rе. Понятие конфигурации включает в себя форму поперечного сечения и шеро­ховатость стенок. Общий характер зависимости λ от числа Rе и шероховатости стенок для круглых труб по данным опытов Никурадзе показан на рис.3.9. В этих опытах шероховатость создавалась искусст­венно и оценивалась средним размером выступа ∆Д. Как показывает ход экспериментальных кри­вых, возможны следующие течения: 1 — ламинар­ный режим λ 1 =f 1 (Re); 2 — гладкостенный турбу­лентный режим λ 2 =f 2 (Re); 3 — доквадратичный турбулентный режим λ 3 =f 3 (Re); 4 — квадратичный турбулентный режим λ 4 =f 4 (Re).

Для промышленных труб, в которых шероховатость неравномерна, в качестве ее характеристики применяется эквивалентная абсолютная шероховатость ∆, значения которой для некоторых типов труб приведены в табл.3.8 [5, 11]. Графическая зависимость λ от Rе для таких труб, обобщенная по результатам многих исследований (главным образом ВТИ), представлена на рис.3.10 (ламинарный режим не по­казан). Более подробные таблицы значений эквивалентных шероховатостей приведены в [6, 12].

Рис. 3.9. Зависимость гидравлического коэффициента трения от числа Рейнольдса для круглых труб c равномерной (песочной) шероховатостью.

1—2 — зоны ламинарного и гладкостенного режимов; 34 — зоны доквадратичного и квадратичного сопротив­лений; КК — приблизительная нижняя граница квадратичного режима; А — расчет по формуле λ = 64/Rе; Б— расчет по формуле λ = 0,316/Rе; В — расчет по формуле Прандтля 1/√λ = 2lg(Re/√λ) – 0,8.

Эквивалентная абсолютная шероховатость труб из разных материалов [ править ]

Материал и способ изготовления трубСостояние трубыΔ, мм
Тянутые из стекла и цветных металловНовые технически гладкие(0,001— 0,002)/0,0015
Бесшовные стальныеНовые и чистые(0,01— 0,02) /0,014
Стальные сварныеПосле нескольких лет эксплуатации(0,15—0,3)/0,2
Новые и чистые(0,03—0,12)/0,05
С незначительной коррозией, после очистки(0,10—0,20)/0,15
С умеренной коррозией(0,30—0,70)/0,5
Старые с сильной коррозией(0,80—1,5)/1,0
То же с большими отложениями(2,0—4,0)/3,0
Стальные оцинкованныеНовые и чистые(0,10—0,20)/0,15
После нескольких лет эксплуатации(0,40—0,70)/0,5
ЧугунныеНовые асфальтированные(0,08—0,26)/0,12
Новые без покрытия(0,20—0,50)/0,3
Бывшие в употреблении(0,5—1,5)/1,0
АсбоцементныеНовые(0,05—0,10)/0,085
БетонныеНовые из предварительно напряженного бетона(0,02 — 0,05)/0,03
Новые центробежные(0,15—0,30)/0,2
Бывшие в употреблении(0,30—0,80)/0,5
Из необработанного бетона1,0—3,0

Примечание. В числителе приведены пределы изменения ∆, в знаменателе — его средние значения.

Рис. 3.10. Зависимость гидравлического коэффициента трения от числа Рейнольдса для круглых труб c неравномерной шероховатостью.

Табл.3.9Наиболее употребительные расчетные формулы для коэффициента λ даны в табл.3.9

Сводная таблица расчетных формул для гидравлического коэффициента трения

Зона сопротив­ления (рис. 3.9)

Для труб некруглого сечения при определении потерь напора следует пользоваться формулой (3.50). Коэффициенты λ для некоторых форм поперечного сечения приведены на рис. 3.11 [ 7 ]. Для других форм поперечного сечения данные о λ можно найти в [6, 12].

Рис. 3.11. Зависимость гидравлического коэффициента трения от

числа Рейнольдса для труб некруг­лого сечения:

Сжимаемость газов мало влияет на зависимость λ = f(Re), о чем свидетельствуют опытные данные, приведенные на рис. 3.12 [ 7 ].

Рис. 3.12. Зависимость гидравлического коэффи­циента трения для гладкой трубы от числа Рей­нольдса при дозвуковом и сверхзвуковом течени­ях газа

• — дозвуковое течение; О — сверхзвуковое тече­ние; расчет по формуле Прандтля—Никурадзе 1/√λ = 2lg(Re√λ) – 0,8

Однако в области чисел М, близких к 1, наблюдаются заметные отклонения значений λ для газа от значений этого коэффи­циента для несжимаемой жидкости [ 8 ] (рис.3.13).

Рис. 3.13. Влияние числа Маха на гидравлический коэффициент трения при дозвуковом течении газа в гладкой трубе:

λ, λи — коэффициенты трения для газа и несжимаемой жидкости; О — опыты МЭИ; ▲ — опыты МО ЦКТИ.

Внутренняя структура течения в круглых трубах зависит от режимов течения. При стабилизированном ламинарном течении распределение местных скоростей подчиняется параболическому закону

или в безразмерном виде

u/u max =1-r 2 /r0 2(3.54)

где р — давление; r0 — радиус трубы; z— координата, отсчитываемая вдоль оси трубы вниз по течению; umах — максимальная скорость:

u max =-(1/4μ)r0 2 dP/dz(3.55)

Средняя скорость в 2 раза меньше максимальной: v = umах /2. Падение давления ∆р на участке горизонтальной трубы длиной l определяют по формуле Пуазейля

Из уравнения Бернулли (3.48), составленного для граничных сечений участка l, следует, что ∆р = ρghД, hД— потери напора и, следовательно,

откуда вытекает, что λ = 64/Rе, где Rе = vd/ν. Для наклонной трубы формула (3.57) выражает паде­ние гидродинамического напора: ∆Hгд= ∆р/ρg + z1-z2= hД, где z1и z2 — отметки центров тяже­сти сечений трубы в начале и конце участка l.

Стабилизированное течение устанавливается лишь на некотором расстоянии от входа в трубу, за пределами так называемого начального участка, длина которого для круглой трубы lнач ≈ 0,04dRе.

Падение давления на начальном участке не подчиняется формуле Пуазейля (3.56), но прибли­женно может быть определено по формуле

р0–р2=64lначρv 2 /(Re*d*2)+2,1ρv 2 /2(3.58)

где р0 — давление в резервуаре, откуда берет на­чало труба; р2 — давление в конце начального участка (подробнее о начальном участке см. [ 9 ]).

Разрушение ламинарного режима в трубе и пе­реход к турбулентному режиму происходят при достижении критического числа Рейнольдса. Для круглых труб это значение составляет приблизи­тельно 2300. При Re ≤ Rекр наблюдается устойчивый ламинарный режим; при Rе > Rекр возможно появление турбулентности, но не исключено и со­хранение ламинарного режима, который, однако, является неустойчивым. Для труб некруглого сече­ния критическое число Рейнольдса приблизитель­но равно 2*10 3 (см. рис. 3.11), причем Rе = vd1/ν, где d1 — гидравлический диаметр, определяемый соотношением 4S/χ, в котором χ — смочен­ный периметр сечения S трубы.

При стабилизированном турбулентном тече­нии в трубах распределение местных осредненных скоростей описывается полуэмпирическими или эмпирическими формулами. Наиболее из­вестные из них:

а) логарифмическая формула для гладкостенного режима течения

где u*=√(τ0/ρ) —динамическая скорость; τ0 — касательное напряжение на стенке; у — расстояние от стенки. Другая форма этой зависимости имеет вид

где Umах — максимальная скорость (на оси трубы). Средняя скорость связана с максимальной соотно­шением

б) универсальная логарифмическая формула для всех турбулентных режимов в шероховатых трубах

где функция f(u*Δ/ν)=B1 определяется графи­ком, приведенным на рис. 3.14;

в) степенная формула (эмпирическая)

где показатель в зависимости от числа Rе изме­няется от 1/6 до 1/10. Значение, соответствующее гладкостенному режиму (при Rекр ≤ Re ≤10 5 ): n=1/7.

Вид функции B1, определяющей закон распределения скоростей в шероховатых трубах.

Местные гидравлические сопротивления. К этим сопротивлениям относятся всякие резкие из­менения формы граничных поверхностей потока (расширения, сужения, изгибы, изломы и т.п.). Об­щей зависимостью для определения потерь напора в местных сопротивлениях служит формула Вейсбаха

где ζм — коэффициент местного сопротивления, зависящий в общем случае от числа Rе и конфигу­рации граничных поверхностей.

Общий характер этой зависимости для несколь­ких типов местных сопротивлений приведен на рис. 3.15 [ 5, 11 ].

Рис. 3.15. Зависимость коэффициента местных сопротивлений от числа Рейнольдса

□—тройник; ▼—шаровой клапан; ∆— уголь­ник 90°; • — разъемный клапан; О — диафрагма (при отношении площади отверстия к площади трубы п = 0,05).

Эти кривые удовлетворительно опи­сываются формулой вида

где А1 и ζкв — постоянные, зависящие от геомет­рической формы местного сопротивления. В табл.3.10 [11] приводятся значения этих постоянных для не­скольких видов местных сопротивлений.

Значения А1 и ζкв для некоторых местных сопротивлений

Вид сопротивленияА1[[Image:]]кв
Внезапное расширение

трубопровода (выход тру­бы в большой резервуар)

Источник

Что такое эквивалентная шероховатость стенок трубы

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Эквивалентная шероховатость

Эквивалентная шероховатость — такая условная, постоянная по длине трубы шероховатость, образованная выступами одинаковой высоты еа, при которой потери энергии потока на трение будут теми же самыми, что и при данной реальной шероховатости с выступами различной величины. [1]

Эквивалентная шероховатость — это искусственная равномерная зернистая шероховатость с такой высотой ( диаметром) зерен ( Дэ rf3), при которой в области квадратичного сопротивления ( где Л зависит только от шероховатости и не зависит от Re) значение коэффициента К равно его значению при естественной шероховатости. [2]

Эквивалентная шероховатость — это воображаемая равномерная зернистая шероховатость с такой высотой ( диаметром) зерен ( Да d3), при которой в области квадратичного сопротивления ( где X зависит только от шероховатости и не зависит от Re) значение коэффициента А равно его значению при естественной шероховатости. [3]

Эквивалентная шероховатость в зависимости от диаметра трубы по-разному сказывается на величине гидравлических сопроти-лений. [5]

Эквивалентная шероховатость не может быть непосредственно измерена и определяется путем точных гидравлических испытаний. [6]

Эквивалентная шероховатость может быть определена из табл. 4.2 [ 96, с. [8]

Эквивалентная шероховатость зависит от материала ( металла, бетона и др.) трубопровода и его состояния. [9]

Эквивалентная шероховатость введена для характеристики шероховатости реальных труб, у которых высота отдельных шероховатостей неравномерна. [10]

Эквивалентная шероховатость определяется путем испытания данной трубы в области квадратичного сопротивления и вычисления А по опытному значению А из формулы ( 2 — 23), которая получена в результате исследования труб с искусственно созданной зернистой шероховатостью. [11]

Эквивалентная шероховатость & э учитывает не только среднюю высоту выступов, но также их форму, расположение в плане и пр. [12]

Количественно эквивалентная шероховатость в формуле Альтшуля характеризует суммарное влияние состояния внутренней поверхности стенки трубопровода на коэффициент гидравлического сопротивления. [13]

Эквивалентная шероховатость образцов в первоначальный период коррозионного разрушения поверхностного слоя заметно снижается. Под действием малых электрических токов, возникающих на поверхности металла в результате взаимодействия с ним электролита, происходит разрушение выступов шероховатостей. Как на выступах, так и на впадинах имеют место и аноды и катоды. Но на выступах поляризация катодных поверхностей быстро устраняется создаваемой потоком деполяризацией. В то же время действие коррозионных элементов во впадинах будет сильно замедляться иенарушаемой поляризацией с накоплением в этих впадинах продуктов коррозии. [14]

Кэ-абсолютная эквивалентная шероховатость поверхности воздуховода из листовой стали, равная 0 1 мм; d — диаметр воздуховода, мм; Re-число Рей-нольдса. [15]

Абсолютная, эквивалентная и относительная шероховатость. Гидравлически гладкие и гидравлически шероховатые трубы.

Трубы из латуни, свинца, меди0,000 ¸ 0,002
Стальные высококачественные бесшовные трубы0,06 ¸ 0,20
Стальные трубы0,1 ¸ 0,5
Чугунные трубы0,2 ¸ 1,0

Для труб, отличающихся по форме от цилиндрических, вводят понятие гидравлического (эквивалентного) диаметра. Гидравлический диаметр — это диаметр круглой трубы, имеющей площадь поперечного сечения, равную площади трубы иной формы

Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть фото Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть картинку Что такое эквивалентная шероховатость. Картинка про Что такое эквивалентная шероховатость. Фото Что такое эквивалентная шероховатость,

где П — полный смоченный периметр трубы.

Гидравлический диаметр используют в формулах для расчета потерь давления в трубах, форма поперечного сечения которых отличается от круга.

Шероховатость стенок трубопровода: типы и влияние

Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть фото Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть картинку Что такое эквивалентная шероховатость. Картинка про Что такое эквивалентная шероховатость. Фото Что такое эквивалентная шероховатость

Твердые стенки, ограничивающие поток жидкости, всегда в той или иной степени обладают известной шероховатостью. Шероховатость стенок характеризуется величиной и формой различных, порой самых незначительных по размерам, выступов и неровностей, имеющихся на стенках, и зависит от материала стенок и их обработки.

Шероховатость — это совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине. Измеряется в микрометрах (мкм).

Содержание статьи

Обычно с течением времени шероховатость изменяется от появления ржавчины, коррозии, отложения осадков и т.д.

Абсолютная шероховатость

Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть фото Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть картинку Что такое эквивалентная шероховатость. Картинка про Что такое эквивалентная шероховатость. Фото Что такое эквивалентная шероховатость

В качестве основной характеристики шероховатости служит так называемая абсолютная шероховатость – κ, представляющая собой среднюю величину указанных выступов и неровностей, измеренную в линейных единицах.

Некоторые значения шероховатости стенок трубопровода приведены в таблице ниже

Чистые цельнотянутые из латуни, меди и свинца

Новые цельнотянутые стальные

Стальные с незначительной коррозией

В случае когда величина выступов шероховатости стенки трубы меньше, чем толщина вязкого (ламинарного) подслоя неровности стенки полностью погружены в этот слой.

Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть фото Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть картинку Что такое эквивалентная шероховатость. Картинка про Что такое эквивалентная шероховатость. Фото Что такое эквивалентная шероховатость

При этом турбулентная часть потока не будет входить в непосредственное соприкосновение со стенками и движение жидкости, а следовательно, и потери энергии не будут зависеть от шероховатости стенок, а будут зависеть только от свойств самой жидкости.

Если величина выступов такова, что они превышают толщину вязкого подслоя, то неровности стенок будут выступать в турбулентную область, увеличивая беспорядочность движения и существенным образом влиять на величину потерь энергии.

Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть фото Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть картинку Что такое эквивалентная шероховатость. Картинка про Что такое эквивалентная шероховатость. Фото Что такое эквивалентная шероховатость

В этом случае каждый отдельный выступ можно сравнить с плохо обтекаемой поверхностью, находящейся в окружающем её потоке жидкости и являющейся источников образования вихрей.

В соответствии с написанным выше поверхности условно разделяют на гидравлически гладкие (первый случай) и шероховатые (второй вариант).

Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть фото Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть картинку Что такое эквивалентная шероховатость. Картинка про Что такое эквивалентная шероховатость. Фото Что такое эквивалентная шероховатость

На самом деле, толщина вязкого подслоя непостоянна и уменьшается с увеличением числа Рейнольдса. У гидравлически гладких стенок с возрастанием числа Рейнольдса тоже начинает проявляться шероховатость, так как вязкий подслой становиться тоньше и выступы шероховатости, которые первоначально полностью располагались в этом слое, начинают выходить из него, выступая в турбулентную зону.

Следовательно, одна и та же стенка в зависимости от величины числа Рейнольдса может вести себя по разному:
Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть фото Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть картинку Что такое эквивалентная шероховатость. Картинка про Что такое эквивалентная шероховатость. Фото Что такое эквивалентная шероховатостьв одном случае – как гладкая
Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть фото Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть картинку Что такое эквивалентная шероховатость. Картинка про Что такое эквивалентная шероховатость. Фото Что такое эквивалентная шероховатостьв другом – как шероховатая.

Поэтому абсолютная шероховатость стенок трубопровода не может полностью характеризовать влияние стенок на движение жидкости. Естественно, что стенки с одной и той же абсолютной шероховатостью в потоках небольших поперечных размеров должны будут вносить большие возмущения в поток жидкости и оказывать большее сопротивление движению, чем в потоках большого сечения.

Относительная шероховатость и относительная гладкость.

Для характеристики влияния шероховатости на величину гидравлических сопротивлений, а так же исходя из условий соблюдения подобия, в гидравлике вводится понятие относительная шероховатость – ε.

Под термином относительная шероховатость понимают безразмерное отношение абсолютной шероховатости к некоторому линейному размеру, характеризующему сечение потока(например, к радиусу трубы r, к глубине жидкости в открытом потоке h и т.п.).

В некоторых случаях вводят понятие относительной гладкости ε / как величины обратной относительной шероховатости

В действительно, как показали исследования, на величину гидравлических сопротивлений влияет не только абсолютное значение шероховатости (высота выступов), но также в значительной степени их форма и густота. Учесть влияние этих факторов непосредственными измерениями шероховатости практически невозможно.

Видео о шероховатости

В настоящее время для того, чтобы охарактеризовать шероховатость стенки трубы при гидравлических расчетах обычно пользуются понятием – эквивалентной шероховатости. Этот эквивалент представляет собой такую величину выступов однородной абсолютной шероховатости, которая дает при подсчетах одинаковую с действительной шероховатостью величину потерь напора.

Что такое эквивалентная шероховатость стенок трубы

Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть фото Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть картинку Что такое эквивалентная шероховатость. Картинка про Что такое эквивалентная шероховатость. Фото Что такое эквивалентная шероховатость

Рисунок 434. Шероховатость и зарастание трубопровода

Пропускная способность трубопроводов в период эксплуатации снижается, вследствие коррозии и образования отложений на трубах. При этом происходит изменение шероховатости трубопровода и его зарастание (уменьшение поперечного сечения). Увеличение шероховатости и зарастание приводит к уменьшению диаметра трубопровода и как следствие к увеличению потерь напора. Меньше всего этому явлению подвержены асбоцементные, стеклянные и пластмассовые трубы. Сложность физических, химических и биологических явлений, определяющих изменение шероховатости труб и их зарастание, приводит к необходимости ориентироваться на некоторые средние показатели, которые в первом приближении можно оценить по формуле [5]:

Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть фото Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть картинку Что такое эквивалентная шероховатость. Картинка про Что такое эквивалентная шероховатость. Фото Что такое эквивалентная шероховатость

Рисунок 435. (19)

Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть фото Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть картинку Что такое эквивалентная шероховатость. Картинка про Что такое эквивалентная шероховатость. Фото Что такое эквивалентная шероховатость— коэффициент эквивалентной шероховатости для новых труб в начале эксплуатации, мм;

Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть фото Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть картинку Что такое эквивалентная шероховатость. Картинка про Что такое эквивалентная шероховатость. Фото Что такое эквивалентная шероховатость— коэффициент эквивалентной шероховатости через t лет эксплуатации, мм;

Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть фото Что такое эквивалентная шероховатость. Смотреть картинку Что такое эквивалентная шероховатость. Картинка про Что такое эквивалентная шероховатость. Фото Что такое эквивалентная шероховатость— ежегодный прирост абсолютной шероховатости, мм в год, зависящий от физико-химических свойств подаваемой по ним воды.

По А.Г. Камерштейну, природные воды разбиваются на пять групп, каждая из которых определяет характер и интенсивность снижения пропускной способности трубопровода:

Коррозионное

воздействие

Зарастание трубопровода можно измерять при выполнении реконструкции трубопроводов или ежегодных ремонтах при помощи обычной линейки (рисунок выше), а увеличение шероховатости определять по выше изложенной методике.

Значения коэффициента эквивалентной шероховатости для новых труб приведены в таблице ниже.

Тип трубыСостояние трубыКоэффициент эквивалентной шероховатости трубы, ммСреднее значение коэффициента эквивалентной шероховатости трубы, мм
Бесшовные стальные трубыНовые и чистые0.01 – 0.020.014
Стальные сварные трубыНовые и чистые0.03 – 0.10.06
Чугунные трубыНовые асфальтированные0 – 0.160.12
Чугунные трубыНовые без покрытия0.2 – 0.50.3
АсбестоцементныеНовые0.05 – 0.10.085
ЖелезобетонныеНовые виброгидропрессованные0 – 0.050.03
ЖелезобетонныеНовые центрифугированные0.15 – 0.30.2
ПластмассовыеНовые, технически гладкие0 – 0.0020.001
СтеклянныеНовые, технически гладкие0 – 0.0020.001
АлюминиевыеНовые, технически гладкие0 – 0.0020.001

Общие потери в трубопроводе, с учетом потерь в местных сопротивлениях могут быть определены по формуле:

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *